KR100469457B1

KR100469457B1 - 왕복동식 압축기

Info

Publication number: KR100469457B1
Application number: KR10-2002-0002057A
Authority: KR
Inventors: 오원식
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2002-01-14
Filing date: 2002-01-14
Publication date: 2005-02-02
Also published as: KR20030061528A

Abstract

본 발명은 왕복동식 압축기에 관한 것으로, 본 발명은 상면에 흡입관을 구비하고 측면에 토출관을 구비하는 케이싱과, 케이싱의 내부에 상하방향으로 탄력 지지하는 프레임 유니트와, 프레임 유니트에 고정하여 가동자가 상하 방향으로 왕복운동을 하는 왕복동식 모터와, 왕복동식 모터의 가동자에 결합하고 흡입관과 일직선상에 흡입유로를 관통 형성한 피스톤과 그 피스톤이 삽입하여 압축공간을 형성하는 실린더를 포함한 압축 유니트와, 프레임 유니트에 지지하여 가동자와 피스톤의 공진운동을 유도하도록 적어도 한 개 이상의 공진스프링을 구비한 공진스프링 유니트와, 일단은 케이싱의 내측 저면에 고정하고 타단은 프레임 유니트의 하측 외측면에 고정하여 프레임 유니트를 상하방향으로 지지하는 제1 지지스프링 및 일단은 흡입관의 내측단을 수용하도록 케이싱의 내측 상면에 고정하고 타단은 흡입유로를 수용하도록 프레임 유니트의 상측 외측면에 고정하여 가스안내관의 역할을 하면서 프레임 유니트를 상하방향으로 지지하는 제2 지지스프링을 포함함으로써, 별도의 가스안내관을 구비하지 않고도 냉매가스를 압축공간으로 곧바로 유도할 수 있고, 이를 통해 흡입가스의 비체적이 증가하는 것을 미연에 방지하여 압축기 효율을 높일 수 있다.

Description

왕복동식 압축기{RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 왕복동식 압축기에 관한 것으로, 특히 지지스프링을 이용하여 냉매가스를 압축공간으로 유도하도록 한 왕복동식 압축기의 유체 안내 장치에 관한 것이다.

일반적으로 왕복동식 압축기는 피스톤이 실린더의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 가스를 흡입 압축하여 토출시키는 것으로, 도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 종래의 왕복동식 압축기는, 흡입관(SP) 및 토출관(DP)을 연통하는 케이싱(10)과, 케이싱(10)의 내부에 탄력 지지하여 설치하는 프레임 유니트(20)와, 프레임 유니트(20)에 지지하여 케이싱(10)의 내부에 고정하는 왕복동식 모터(30)와, 왕복동식 모터(30)에 기구적으로 연결하여 프레임 유니트(20)에 지지하는 압축 유니트(40)와, 왕복동식 모터(30)를 탄력 지지하여 공진을 유도하는 공진스프링 유니트(50)를 포함하고 있다.

프레임 유니트(20)는 압축 유니트(40)의 실린더(41)와 피스톤(42)을 함께 지지하는 전방프레임(21)과, 전방프레임(21)에 결합하여 압축 유니트(40)를 수용 보호하는 중간프레임(22)과, 중간프레임(22)에 왕복동식 모터(30)의 외측 고정자(31)를 사이에 두고 그 외측 고정자(31)와 내측 고정자(32)를 지지하는 후방프레임(23)으로 이루어져 있다.

공진스프링 유니트(50)는 왕복동식 모터(30)의 가동자(33)와 피스톤(42)과 함께 결합하는 스프링 지지대(53)의 양측에 각각 결합하여 상기한 가동자(33)와 피스톤(42)의 공진운동을 유도하는 것으로, 압축코일스프링으로 형성하여 피스톤(42)쪽에 배치하는 전방측 공진스프링(51)과 모터(30)쪽에 배치하는 후방측 공진스프링(52)으로 이루어져 있다.

도면중 미설명 부호인 41은 실린더, 42는 피스톤, 43은 흡입밸브, 44는 토출밸브 조립체, 61 및 62는 체결볼트 및 체결너트, F는 흡입유로, P는 압축공간이다.

상기와 같은 종래 왕복동식 압축기는 다음과 같이 동작된다.

즉, 왕복동식 모터(30)의 외측 고정자(31)에 전원을 인가하면, 그 외측 고정자(31)와 내측 고정자(32) 사이에 플럭스(flux)가 형성되어 가동자(33)와 피스톤(42)이 함께 플럭스의 방향에 따라 움직이고, 이와 동시에 피스톤(42)이 스프링 유니트(50)에 의해 실린더(41)의 내부에서 직선으로 왕복운동을 하면서 실린더(41)의 압축공간에 압력차를 발생시킴으로써 냉매가스를 상기한 압축공간(P)으로 흡입하여 일정 압력까지 압축하였다가 토출시키는 일련의 과정을 반복하는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기에 있어서는, 냉매가스를 압축공간(P)으로 직접 유도하는 직접 흡입식 압축기로 구성할 경우 흡입관(SP)의 내측단에 별도의 가스안내관(미도시)을 수평방향으로 연결하여야 하나, 프레임 유니트(20)와 왕복동식 모터(30) 그리고 압축유니트(40) 등을 포함한 진동체의 하중에 의해 수직방향으로도 진동이 발생하므로 그만큼 가스안내관을 설계하기가 난해하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 왕복동식 압축기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 별도의 가스안내관을 구비하지 않고도 압축기를 직접 흡입 방식으로 구성할 수 있는 왕복동식 압축기를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

도 1은 종래 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도.

도 2는 본 발명 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도.

도 3은 도 2의 "A"부를 보인 상세도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

110 : 케이싱 111 : 본체

112 : 상부캡 113 : 하부캡

120 : 프레임 유니트 121 : 하부프레임

122 : 중간프레임 123 : 상부프레임

123a : 흡입구멍 123b : 지지돌부

130 : 왕복동식 모터 140 : 압축 유니트

150 : 공진스프링 유니트 160 : 지지스프링 유니트

161 : 제1 지지스프링 162 : 제2 지지스프링

DP: 토출관 SP : 흡입관

113c,112c,121c,123c : 고정돌부

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 상면에 흡입관을 구비하고 측면에 토출관을 구비하는 케이싱과, 케이싱의 내부에 상하방향으로 탄력 지지하는 프레임 유니트와, 프레임 유니트에 고정하여 가동자가 상하 방향으로 왕복운동을 하는 왕복동식 모터와, 왕복동식 모터의 가동자에 결합하고 흡입관과 일직선상에 흡입유로를 관통 형성한 피스톤과 그 피스톤이 삽입하여 압축공간을 형성하는 실린더를 포함한 압축 유니트와, 프레임 유니트에 지지하여 가동자와 피스톤의 공진운동을 유도하도록 적어도 한 개 이상의 공진스프링을 구비한 공진스프링 유니트와, 일단은 케이싱의 내측 저면에 고정하고 타단은 프레임 유니트의 하측 외측면에 고정하여 프레임 유니트를 상하방향으로 지지하는 제1 지지스프링 및 일단은 흡입관의 내측단을 수용하도록 케이싱의 내측 상면에 고정하고 타단은 흡입유로를 수용하도록 프레임 유니트의 상측 외측면에 고정하여 가스안내관의 역할을 하면서 프레임 유니트를 상하방향으로 지지하는 제2 지지스프링을 포함한 지지스프링 유니트으로 구성한 왕복동식 압축기를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 왕복동식 압축기를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명 왕복동식 압축기의 일례를 보인 종단면도이고, 도 3은 도 2의 "A"부를 보인 상세도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명의 왕복동식 압축기는, 흡입관(SP) 및 토출관(DP)을 연통하는 케이싱(110)과, 케이싱(110)의 내부에 탄력 지지하여 설치하는 프레임 유니트(120)와, 프레임 유니트(120)에 지지하여 가동자(133)가 상하로 왕복운동을 하도록 케이싱(110)의 내부에 고정하는 왕복동식 모터(130)와, 왕복동식 모터(130)에 기구적으로 연결하여 프레임 유니트(120)에 지지하는 압축 유니트(140)와, 왕복동식 모터(130)를 탄력 지지하여 공진운동을 유도하는 공진스프링 유니트(150)와, 케이싱(110)의 저면과 상면에 고정하여 프레임 유니트(120)를 포함한 진동체의 상하 양측을 탄력 지지하는 지지스프링 유니트(160)로 구성한다.

케이싱(110)은 상하 방향으로 길게 형성하여 왕복동식 모터(130)와 압축 유니트(140)를 수용하는 본체(111)와, 본체(111)의 상하 양측을 복개하는 상부캡(112) 및 하부캡(113)으로 이루어진다.

또, 케이싱(110)은 상부캡(112) 중앙에 흡입관(SP)을 연통 설치하고, 본체(111)의 하반부 측면에 토출관(DP)을 연통 설치하되 가급적이면 토출관(DP)은 케이싱(110)에 채우는 오일의 수위 보다 높은 위치에 설치하는 것이 토출가스의 압력강하를 방지하는데 바람직하다.

프레임 유니트(120)는 압축 유니트(140)의 실린더(141)와 피스톤(142)을 함께 지지하는 하부프레임(121)과, 하부프레임(121)에 결합하여 압축 유니트(140)를수용 보호하는 중간프레임(122)과, 중간프레임(122)에 왕복동식 모터(130)의 외측 고정자(131)를 사이에 두고 그 외측 고정자(131)와 내측 고정자(132)를 지지하는 상부프레임(123)으로 이루어진다.

상부프레임(123)은 중앙에 흡입관(SP)과의 일직선상에 흡입구멍(123a)을 형성하고, 흡입구멍(123a)의 내주연에는 왕복동식 모터(130)의 내측 고정자(132)를 지지하는 지지돌부(123b)를 길게 연장 형성한다.

왕복동식 모터(130)는 중간프레임(122)과 상부프레임(123) 사이에 고정하는 외측 고정자(131) 및 내측 고정자(132)와, 외측 고정자(131)와 내측 고정자(132) 사이에 개재하여 플럭스의 방향에 따라 상하로 왕복운동을 하는 가동자(133)로 이루어진다.

외측 고정자(131)는 프레임 유니트(120)의 중간프레임(122)과 상부프레임(123)을 체결하는 체결볼트(171)가 상기한 외측 고정자(131)의 외경 범위 안에 존재할 수 있도록 낱 장의 스테이터 코어(미부호)를 여러 장씩 묶은 스테이터 묶음(미부호)을 방사상으로 적층하여 형성하는 것이 바람직하나, 경우에 따라서는 낱장의 스테이터 코어를 방사상으로 적층하고 그 중간에 상기한 체결볼트(171)가 통과할 수 있도록 관통구멍(미도시)을 형성할 수도 있다.

압축 유니트(140)는 하부프레임(121)에 고정하는 실린더(141)와, 실린더(141)에 미끄러지게 삽입하고 왕복동식 모터(130)의 가동자(133)에 결합하여 상기한 실린더(141)의 압축공간(P)에서 상하로 왕복운동을 하면서 유체를 흡입 압축하는 피스톤(142)과, 피스톤(142)의 선단면에 장착하여 흡입유로(F)를 개폐하는흡입밸브(143)와, 실린더(141)의 토출측에 장착하여 압축가스의 토출을 제한하는 토출밸브 조립체(144)로 이루어진다.

공진스프링 유니트(150)는 압축코일스프링으로 형성하여 가동자(133)와 피스톤(142)에 결합한 스프링 지지대(153)를 사이에 두고 그 상하 양측에 배치하는 상부측 공진스프링(151)과 후방측 공진스프링(152)으로 이루어진다.

지지스프링 유니트(160)는 케이싱(110)의 하부캡(113) 상면과 이에 대응하는 하부프레임(121)의 외측면 사이에 고정하는 수 개의 제1 지지스프링(161)과, 케이싱(110)의 상부캡(112) 저면에 이에 대응하는 상부프레임(123)의 외측면 사이에 고정하는 한 개의 제2 지지스프링(162)으로 이루어진다.

제2 지지스프링(162)은 그 일단이 흡입관(SP)의 내측단을 수용하는 반면 타단은 상부프레임(123)의 흡입구멍(123a)을 직접 수용하도록 결합하여 흡입관(SP)을 통한 냉매가스가 피스톤(142)의 흡입유로(F)로 곧바로 흡입되도록 하는 것이 바람직하다.

또, 제2 지지스프링(162)은 물론 제1 지지스프링(161)을 용이하고 견고하게 고정하기 위하여 각 지지스프링(161)(162)을 억지끼워 고정하는 하부캡(113) 및 상부캡(112) 그리고 이에 대응하는 하부프레임(121)과 상부프레임(123)에는 각각 도 3에서와 같이 고정돌부(113c)(112c)(121c)(123c) 또는 고정홈부(미도시)를 형성하는 것이 바람직하다.

또, 제1 지지스프링(161)과 제2 지지스프링(162)은 원형 단면의 압축코일스프링을 사용할 수 있으나, 경우에 따라서는 프레임 유니트(120)를 포함한 진동체의 횡방향 진동을 최소화하기 위하여 사각 단면 형상의 압축코일스프링으로 형성할 수 있다. 또, 제1 지지스프링(161)은 스파이럴 타입의 판스프링으로 구성할 수 있다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

상기와 같은 본 발명 왕복동식 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 왕복동식 모터(130)의 외측 고정자(131)에 전원을 인가하면, 그 외측 고정자(131)와 내측 고정자(132) 사이에 플럭스가 형성되어 가동자(133)와 피스톤(142)이 함께 플럭스의 방향에 따라 상하로 움직이면서 공진스프링 유니트(150)에 의해 직선으로 왕복운동을 하고, 이와 함께 피스톤(142)이 실린더(141)의 내부에서 상하로 왕복운동을 하면서 실린더(141)의 압축공간(P)에 압력차를 발생시킴으로써 냉매가스를 흡입하여 일정 압력까지 압축하였다가 토출시키는 일련의 과정을 반복한다.

이때, 케이싱(110)의 하부캡(113)과 프레임 유니트(120)의 하부프레임(121) 사이 그리고 케이싱(110)의 상부캡(112)과 프레임 유니트(120)의 상부프레임(123) 사이에는 각각 제1 지지스프링(161)과 제2 지지스프링(162)을 고정하고 있어 왕복동식 모터(130)와 압축 유니트(140)의 왕복운동으로 인해 프레임 유니트(120)가 상하로 진동을 하더라도 케이싱(110)의 상부캡(112) 또는 하부캡(113)과 충돌하는 것을 방지할 수 있다.

또, 제2 지지스프링(162)이 냉매가스의 흡입유로를 형성하는 흡입관(SP)의 내측단과 상부프레임(123)의 흡입구멍(123a)을 직접 연결함으로써, 냉매가스가 케이싱 전체로 확산되는 것을 차단하여 압축공간으로 흡입되기 전에 가열되는 것을 방지하고 이를 통해 냉매가스의 비체적이 증가하는 것을 방지하여 흡입손실을 줄일 수 있다.

본 발명에 의한 왕복동식 압축기는, 왕복동식 모터와 압축 유니트를 종형으로 진동하도록 설치하고, 그 프레임 유니트와 왕복동식 모터 그리고 압축 유니트를 포함한 진동체의 상하운동을 지지하는 지지스프링으로 흡입관과 흡입유로를 직접 연결함으로써, 별도의 가스안내관을 구비하지 않고도 냉매가스를 압축공간으로 곧바로 유도할 수 있고, 이를 통해 흡입가스의 비체적이 증가하는 것을 미연에 방지하여 압축기 효율을 높일 수 있다.

Claims

상면에 흡입관을 구비하고 측면에 토출관을 구비하는 케이싱과,

케이싱의 내부에 상하방향으로 탄력 지지하는 프레임 유니트와,

프레임 유니트에 고정하여 가동자가 상하 방향으로 왕복운동을 하는 왕복동식 모터와,

왕복동식 모터의 가동자에 결합하고 흡입관과 일직선상에 흡입유로를 관통 형성한 피스톤과 그 피스톤이 삽입하여 압축공간을 형성하는 실린더를 포함한 압축 유니트와,

프레임 유니트에 지지하여 가동자와 피스톤의 공진운동을 유도하도록 적어도 한 개 이상의 공진스프링을 구비한 공진스프링 유니트와,

일단은 케이싱의 내측 저면에 고정하고 타단은 프레임 유니트의 하측 외측면에 고정하여 프레임 유니트를 상하방향으로 지지하는 제1 지지스프링 및 일단은 흡입관의 내측단을 수용하도록 케이싱의 내측 상면에 고정하고 타단은 흡입유로를 수용하도록 프레임 유니트의 상측 외측면에 고정하여 가스안내관의 역할을 하면서 프레임 유니트를 상하방향으로 지지하는 제2 지지스프링을 포함한 지지스프링 유니트으로 구성한 왕복동식 압축기.
제1항에 있어서,

케이싱의 내벽면과 이에 대응하는 프레임 유니트의 외측면에는 각각의 지지스프링을 고정하기 위한 고정홈부 또는 고정돌부를 구비한 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.
제1항 또는 제2항에 있어서,

제1 지지스프링과 제2 지지스프링은 사각 단면 형상으로 형성한 것을 특징으로 하는 왕복동식 압축기.